• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.16 no.2
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• pp.261-270
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• 2021

In this study, the design methodology of LCL filter for grid-connected three-phase inverter was studied. First, the advantages and disadvantages of applying typical filter structures as a filter for grid connection of a three-phase inverter were analyzed. Next, filter design methodologies for grid connection of a three-phase inverter were analyzed, and an effective filter design methodology was determined to satisfy the harmonic requirements in grid connection. In order to verify the effectiveness of the design methodology, EMTP models such as a three-phase inverter, a three-phase LCL filter, and a performance evaluation system to evaluate the performance of the designed filter were developed using EMTP-RV. Next, an LCL filter was designed for an application example of a three-phase inverter, and the waveforms of the output voltage and outage current of the three-phase inverter were checked through EMTP-RV simulation work. In particular, the validity of the design methodology was verified by confirming that the magnitude of the current ripple was reduced to a limited magnitude through waveform analysis of the output current.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.17 no.5
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• pp.841-852
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• 2022

In this paper, a 3-phase inverter output waveform generator based on SPWM control was developed to verify the performance of the LCL filter. In order to obtain a test signal for verifying the performance of the filter, first, a DSP-based 3-phase SPWM signal generation algorithm was developed, and then a three-phase voltage source inverter circuit was designed using three half-bridge gate drivers. Next, one LCL filter was experimentally fabricated to verify the effectiveness of the developed SPWM-based 3-phase inverter output waveform generator as a test signal generator, and a DSP-based performance verification system was experimentally constructed. Finally, by comparing the three-phase voltage waveform before and after the LCL filter obtained in the output control experiment with the given time ratio, the effectiveness of the SPWM-based 3-phase inverter output waveform generator was verified.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.69-70
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• 2012

본 논문은 LCL 필터의 능동댐핑을 적용한 3상 4선식 PWM 정류기 제어 방법을 제안한다. 3상 4선식 PWM 정류기의 입력단에 위치한 LCL 필터는 단일 L 필터에 비해 필터 사이즈, 무게 감소와 입력 전류의 고조파 성분 감쇠 등에 장점을 가지고 있다. 그러나 LCL 필터의 공진 주파수의 영향으로 PWM 정류기 제어 안정성 문제를 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 LCL 필터에 능동댐핑을 적용하여 PWM 정류기 제어 안정성을 향상 시킨다. 시뮬레이션 결과를 통해 본 논문이 제안한 제어 방법의 실효성을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.11-12
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• 2016

기존 LCL 필터 설계 방법의 경우, 시뮬레이션에 기반한 반복 과정을 통해 필터 파라미터를 최적화므로 많은 시간이 소요된다. 하지만 본 논문에서는 3상 PWM 인버터와 LCL 필터 분석을 통해 설계 시 고려 사항을 단순화할 수 있다. 또한 LCL 필터의 다양한 제약 조건을 파악하고, 이러한 조건 하에서 제작 비용을 최소화할 수 있는 해석 해(analytical solution)를 도출한다. 결과적으로 제안된 단계적(step-by-step) 설계 방법을 통해 빠른 시간내에 최적화된 LCL 필터를 선정할 수 있다. 제안된 방법의 유효성은 시뮬레이션을 통해 최종 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.451-452
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• 2017

본 논문에서는 3상 PWM 전압형 컨버터의 LCL필터 설계기법을 제안한다. 3상 전압형 컨버터는 스위칭으로 인한 고조파를 함유하고 있기 때문에, 입력측 고조파 감소를 위한 수동필터가 필수적이며, 용량, 입력역률, 입출력 조건 등 여러 가지 파라미터를 필요하기 때문에 설계하는 데에 어려운 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 LCL필터의 최적 설계기준을 제안하며, 이에 대한 유효성을 입증하기 위해 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.75-76
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• 2015

계통연계형 인버터는 출력 전류의 고조파 저감을 위해 L 또는 LCL 필터를 사용된다. L필터에 비해 LCL 필터가 동일 인덕턴스로 높은 고조파 저감 효과를 가지기 때문에 일반적으로 LCL 필터를 이용하지만, 시스템에 공진이 발생하기 때문에, 이를 해결하기 위해 다양한 댐핑 기법과 함께 사용되어왔다. 특히, 능동 댐핑 기법은 추가적인 수동소자가 필요 없기 때문에, 수동 댐핑 기법에 비해 손실이 적다는 장점이 있으나, 추가적인 센싱회로가 필요하다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 추가적인 센서가 필요없는 3상 계통연계 인버터용 LCL 필터의 능동 댐핑 기법을 제안한다. 일반적인 계통연계 인버터에서 센싱받는 계통전압과 계통전류를 이용하여 캐패시터 전류를 계산하고, 이를 전류제어 루프에 보상함으로써 가상 저항 능동 댐핑 기법을 구현하고, 시뮬레이션을 통해 검증한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.11
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• pp.861-869
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• 2020

A dynamo set for a high-power induction motor drive is expensive and needs a long time to manufacture. Therefore, the development of a simulator that functions as the induction motor and load equipment is required. A load simulator of an inverter for a high-power three-phase induction motor consists of a reactor and three-phase PWM inverter. Therefore, it cannot simulate the dynamic characteristics of an induction motor and functions only as a load. In this paper, a real-time simulator is proposed to simulate a model of an induction motor and the load characteristics based on an LCL filter and three-phase PWM rectifier for a three-phase induction motor. The currents of a PWM inverter that simulate the stator currents of the motor are controlled by the inductor currents and capacitor voltages of the LCL filter. The capacitor voltages of the LCL filter simulate the induced voltages in the stator windings by the rotating rotor fluxes of the motor, and the capacitor voltages are controlled by the inductor currents and a PWM rectifier. The rotor currents, the stator and rotor flux linkages, the electromagnetic torque, the slip frequency, and the rotor speed are derived from the inverter currents and the motor parameters. The electrical and mechanical model characteristics and the operation of vector control were verified by MATLAB/Simulink simulation.

• Journal of IKEEE
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• v.21 no.2
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• pp.105-114
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• 2017

This paper proposes a design method of an LCL-filter for grid-tied three-level inverter systems. The demand for three-phase PWM inverters in applications such as wind or solar power generation systems has been increase in recent years. To reduce harmonic components caused by switching operation, such inverters are connected to the grid via an LCL filter. Although there are research results for designing LCL-filter, the modulation method should be fully considered to make the filter perform desired cancellation ability with minimized size. This paper presents the design methodology for an LCL-filter that is optimized for SVM switching operations. The simulation and experimental results verify the validity of the LCL-filter designed with proposed method in this paper.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.445-446
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• 2013

최근 대규모 해상풍력단지 조성을 위한 프로젝트 등이 진행되고 있다. 매우 튼 전력을 생산하는 풍력발전기를 계통에 연계시키기 위해서는 du/dt 필터, LCL 필터 등의 요소가 반드시 필요하다. 이러한 필터 설계를 위해서는 선제작한 후 실제 실험을 통해 그적합성을 시험 받는 수밖에 없다. 작은 규모는 상관없지만 이렇게 큰 용량의 필터를 설계하기 위해서는 적지 않은 노력과 비용이 필요하다. 따라서 이러한 설계를 위해서는 많은 시뮬레이션 수단이 강구될 수 있는바 본 논문은 FEM 프로그램을 이용하여 LCL 필터용의 3상 리액터를 설계하고 그 효과를 검증하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.272-273
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• 2017

계통연계 인버터 시스템은 기존 L 필터보다 낮은 THD를 가지며 저가격의 작은 부피로도 효율적으로 고조파를 저감할 수 있는 LCL 필터를 많이 사용하고 있다. LCL 필터를 가지는 계통연계 인버터의 제어를 위해서는 PI 제어기가 사용되고 있으며 일반적으로 다수의 PI 제어기가 사용되고 있어 많은 제어기 이득을 동시에 설계해야 하는 한계를 지닌다. 본 논문에서는 LCL 필터를 갖는 3상 계통연계 인버터의 상태공간 모델을 이용하여 상태공간에서의 상태 궤환 제어기의 설계기법을 제시한다. 상태 궤환 제어기를 적용함으로서 다수의 PI 제어기 이득을 설계하는 번거로움을 줄일 수 있으며 체계적인 과정으로 제어기가 설계될 수 있다. 제안된 기법의 타당성과 성능이 PSIM 시뮬레이션을 통하여 입증된다.